KR100968145B1 - Apparatus for measuring electrical parameters - Google Patents

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Abstract

전기 측정기가 제공된다. 본 발명의 전기 측정기는 피측정 부하의 제1 교류 신호를 검출하고 상기 제1 교류 신호를 구형파로 변환하여 출력하는 구형파 변환 회로, 상기 피측정 부하의 제2 교류 신호를 검출하고, 상기 제2 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 반전한 반전 신호를 출력하는 제2 신호 검출 회로, 상기 구형파 변환 회로의 출력 신호에 따라 상기 제2 교류 신호 또는 상기 반전 신호 중에서 하나를 선택하여 출력하는 선택 회로, 상기 선택 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 피측정 부하에 대한 하나 이상의 전기 파라미터를 계산하는 계산부, 및 상기 계산된 전기 파라미터를 표시하는 디스플레이부를 포함하며, 이를 통해 간단한 회로 구성을 통해 편리하게 다수의 전기 파라미터를 측정할 수 있다.An electrical meter is provided. The electrical measuring device of the present invention detects a first AC signal of a load under measurement, a square wave conversion circuit for converting the first AC signal into a square wave, and outputs the second AC signal of the load under measurement, and detecting the second AC signal. A second signal detection circuit for outputting a signal and an inverted signal inverting the second AC signal, a selection circuit for selecting and outputting one of the second AC signal or the inverted signal according to an output signal of the square wave conversion circuit; A calculation unit for calculating one or more electrical parameters for the load under measurement based on an output signal of the selection circuit, and a display unit for displaying the calculated electrical parameters, thereby conveniently providing a plurality of electrical units through a simple circuit configuration. The parameters can be measured.

전기 측정기, 누설 전류, 부하 전력 Electricity meter, leakage current, load power

Description

전기 측정기 {APPARATUS FOR MEASURING ELECTRICAL PARAMETERS}Electric meter {APPARATUS FOR MEASURING ELECTRICAL PARAMETERS}

본 발명은 전기 측정기에 관한 것으로서, 특히 가정에서 이용되는 전기 제품들의 전력, 누설 전류 등의 측정 기기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to electrical meters, and more particularly to measuring instruments such as power, leakage current, etc. of electrical appliances used in homes.

가정에서의 전기 제품 이용시 가장 큰 관심 사항은 소모 전력 및 누설 전류일 것이다. 특히, 최근 전기 제품의 에너지 효율 등급 표시가 중요한 이슈로 대두됨에 따라, 가정에서 사용되는 전기 제품이 실제로 어느 정도의 전력을 소비하는 지에 대해 보다 정확히 알고 싶은 욕구가 커져 가고 있다.The biggest concerns when using electrical appliances at home will be power consumption and leakage currents. In particular, as the energy efficiency rating of electrical products has recently emerged as an important issue, there is a growing desire to know more precisely how much electric appliances are actually consumed at home.

이러한 욕구에 부응하기 위하여, 사용자가 직관적이고도 편리하게 가정에서 각 전기 제품의 전력을 측정할 수 있도록 하는 전기 측정기의 개발의 필요성이 크게 대두된다.In order to meet these needs, there is a great need for the development of an electric meter that enables the user to measure the power of each electric product at home intuitively and conveniently.

한편, 가정에서의 전기 제품 이용시 또 하나의 큰 관심 사항은 대지와의 누설 전류이다. 주지된 바와 같이, 교류 전선로의 대지 절연 저항 또는 해당 교류 전선로에 접속된 전기 제품의 대지 절연 저항이 열화되면, 누설 전류가 증가하여 전기 화재 또는 감전 사고 등이 발생할 수 있다.On the other hand, another major concern when using electrical appliances in the home is the leakage current to the ground. As is well known, when the earth insulation resistance of an AC line or the earth insulation resistance of an electric product connected to the AC line is deteriorated, a leakage current may increase and an electric fire or an electric shock may occur.

따라서, 가정에서 이용되는 전기 제품에 대한 보다 정확한 누설 전류의 측정을 가능하게 하는 전기 측정기의 개발의 필요성 또한 증대되고 있다.Thus, there is also an increasing need for the development of an electrical meter that enables more accurate measurement of leakage current for electrical appliances used in the home.

일반적으로, 누설 전류의 측정은 피측정 전선로의 전력 공급이 차단된 상태에서, 공지의 누설 저항 측정기를 이용하여 피측정 전선로와 대지 사이의 절연 저항을 측정한다.In general, the measurement of leakage current measures the insulation resistance between the cable under test and the earth using a known leak resistance measuring device in a state where power supply to the cable under test is cut off.

그러나, 이처럼 누설 저항 측정기를 이용하여 누설 전류를 측정하기 위하여는 반드시 피측정 전선로의 전력 공급을 차단해야 하므로, 누설 전류 측정 작업이 상당히 번거롭고 불편할 뿐만 아니라, 각 세대에 대한 누전 검사를 수행할 때 방문 세대가 부재 중일 경우에는 누전 검사가 불가능한 문제가 있다.However, in order to measure the leakage current using the leakage resistance meter, it is necessary to cut off the power supply to the wire under measurement, so that the leakage current measurement is not only cumbersome and inconvenient, but also when visiting the leakage test for each generation. If the household is absent, there is a problem that the short circuit test is impossible.

이러한 문제를 해소하기 위해, 피측정 전선로의 전력 공급을 차단하지 않은 상태에서, 공지의 클램프식 전류 측정기를 이용하여 피측정 전선로의 누설 전류를 측정하는 방안이 제시되었다. 그러나, 이에 따른 누설 전류 측정값은 대지 절연성 누설 전류(저항성 누설 전류) 및 대지용량성 누설 전류의 합에 의해 형성되는 합성 누설 전류이다. 대지용량성 누설 전류는 전선로의 대지 정전 용량 또는 전기 기기의 대지 정전 용량에 의한 누설 전류로서 대지 절연성 누설 전류(부하 전압과 위상이 같다)보다 위상이 90도 빠르며, 감전, 전기 화재 등 전기 재해에는 무관한 누설 전류이다. 따라서, 대지용량성 누설 전류가 큰 경우에는 대지 절연성 누설 전류가 작더라도 합성 누설 전류가 커져서 실제로는 누전이 아님에도 불구하고 누전으로 판별되는 문제가 있다.In order to solve this problem, a method of measuring leakage current to a wire under measurement using a known clamp type current meter has been proposed without interrupting power supply to a wire under measurement. However, the resulting leakage current measurement is a composite leakage current formed by the sum of the ground insulating leakage current (resistive leakage current) and the ground capacitive leakage current. Ground-capacitance leakage current is leakage current due to ground capacitance to electric wire or ground capacitance of electric equipment, and is 90 degrees faster than ground insulation leakage current (same as load voltage). Irrelevant leakage current. Therefore, when the ground capacitive leakage current is large, there is a problem that the composite leakage current is increased even though the ground insulating leakage current is small, so that the ground fault is discriminated even though it is not actually a short circuit.

따라서, 피측정 전선로의 전력 공급을 차단하지 않은 상태에서도 대지 절연성 누설 전류 만을 정확히 측정할 수 있는 전기 측정기의 개발은 매우 중요한 과제이다.Therefore, it is very important to develop an electrical measuring instrument that can accurately measure earth insulation leakage current even when the power supply to the wire under measurement is not interrupted.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 복잡한 곱셈 및 나눗셈 회로를 포함하지 않고도 간단한 회로 구성에 의하여 부하 전력 또는 저항성 누설 전류를 계산할 수 있는 전기 측정기를 제안하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to propose an electric meter capable of calculating load power or resistive leakage current by a simple circuit configuration without including complicated multiplication and division circuits. It is done.

또한, 본 발명은 사용자가 다수의 전기 파라미터(전압, 전류, 전력, 전력량 등) 중에서 표시될 전기 파라미터를 직관적으로 선택할 수 있는 인터페이스를 포함하는 전기 측정기를 제안하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to propose an electrical meter including an interface that allows a user to intuitively select an electrical parameter to be displayed among a plurality of electrical parameters (voltage, current, power, amount of electricity, etc.).

또한, 본 발명은 부하 전류 또는 누설 전류의 크기에 따른 경보 장치를 포함하는 전기 측정기를 제안하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to propose an electric meter including an alarm device according to the magnitude of the load current or leakage current.

또한, 본 발명은 어댑터 형태로 사용자가 편리하게 전기 제품 등의 전력, 전력량 및 누설 전류 등을 측정할 수 있는 전기 측정기를 제안하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to propose an electric meter that can measure the power, amount of electricity and leakage current of an electrical appliance, etc. in a user's convenience.

상기의 목적을 달성하고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 전기 측정기는 피측정 부하의 제1 교류 신호를 검출하고 상기 제1 교류 신호를 구형파로 변환하여 출력하는 구형파 변환 회로, 상기 피측정 부하의 제2 교류 신호를 검출하고, 상기 제2 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 반전한 반전 신호를 출력하는 제2 신호 검출 회로, 상기 구형파 변환 회로의 출력 신호에 따라 상기 제2 교 류 신호 또는 상기 반전 신호 중에서 하나를 선택하여 출력하는 선택 회로, 상기 선택 회로의 출력 신호에 기초하여 상기 피측정 부하에 대한 하나 이상의 전기 파라미터를 계산하는 계산부, 및 상기 계산된 전기 파라미터를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object and solve the problems of the prior art, the electric measuring device of the present invention detects a first AC signal of the load under measurement, and converts the first AC signal into a square wave, and outputs the square wave conversion circuit. A second signal detection circuit for detecting a second alternating current signal of a measurement load and outputting the second alternating current signal and an inverted signal inverted from the second alternating current signal, and the second alternating current according to an output signal of the square wave conversion circuit; A selection circuit for selecting and outputting one of a signal or the inversion signal, a calculation unit for calculating one or more electrical parameters for the load under measurement based on an output signal of the selection circuit, and a display for displaying the calculated electrical parameters It is characterized by including a wealth.

본 발명에 따르면 복잡한 곱셈 및 나눗셈 회로를 포함하지 않고도 간단한 회로 구성에 의하여 부하 전력 또는 저항성 누설 전류를 계산할 수 있는 전기 측정기의 구현이 가능하다.According to the present invention, it is possible to implement an electric meter capable of calculating load power or resistive leakage current by a simple circuit configuration without including complicated multiplication and division circuits.

또한, 본 발명에 따르면, 사용자가 다수의 전기 파라미터(전압, 전류, 전력, 전력량 등) 중에서 표시될 전기 파라미터를 선택할 수 있는 인터페이스를 포함하는 전기 측정기의 구현이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to implement an electrical meter including an interface that allows a user to select an electrical parameter to be displayed among a plurality of electrical parameters (voltage, current, power, amount of electricity, etc.).

또한, 본 발명에 따르면, 부하 전류 또는 누설 전류의 크기에 따른 경보 장치를 포함하는 전기 측정기의 구현이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to implement an electric meter including an alarm device according to the magnitude of the load current or leakage current.

또한, 본 발명에 따르면, 어댑터 형태로 사용자가 편리하게 전기 제품 등의 전력, 전력량 및 누설 전류 등을 측정할 수 있는 전기 측정기의 구현이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to implement an electrical meter in the form of an adapter that the user can conveniently measure the power, amount of electricity and leakage current, such as electrical appliances.

이하에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 측정기를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing an electric meter according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 측정기는 구형파 변환 회로(110), 제2 신호 검출 회로(120), 선택 회로(130), 계산부(140), 및 디스플레이부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an electric meter according to an exemplary embodiment of the present invention may include a square wave conversion circuit 110, a second signal detection circuit 120, a selection circuit 130, a calculation unit 140, and a display unit 150. ).

구형파 변환 회로(110)는 피측정 부하의 제1 교류 신호를 검출하고 상기 제1 교류 신호를 구형파로 변환하여 출력한다.The square wave conversion circuit 110 detects a first AC signal of a load under measurement, converts the first AC signal into a square wave, and outputs the square wave signal.

제2 신호 검출 회로(120)는 상기 피측정 부하의 제2 교류 신호를 검출하고, 상기 제2 교류 신호 및 상기 제2 교류 신호를 반전한 반전 신호를 출력한다.The second signal detection circuit 120 detects a second AC signal of the load under measurement, and outputs the second AC signal and an inverted signal inverting the second AC signal.

선택 회로(130)는 상기 구형파 변환 회로(110)의 출력 신호에 따라 상기 제2 교류 신호 또는 상기 반전 신호 중에서 하나를 선택하여 출력한다.The selection circuit 130 selects and outputs one of the second AC signal and the inverted signal according to the output signal of the square wave conversion circuit 110.

계산부(140)는 상기 선택 회로(130)의 출력 신호에 기초하여 상기 피측정 부하에 대한 하나 이상의 전기 파라미터를 계산한다.The calculator 140 calculates one or more electrical parameters for the load under measurement based on the output signal of the selection circuit 130.

디스플레이부(150)는 상기 계산된 전기 파라미터를 표시한다.The display unit 150 displays the calculated electrical parameter.

실시예에 따라, 상기 전기 파라미터는 부하 전압, 부하 전류, 부하 전력, 부하 전력량, 및 저항성 누설 전류 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.In some embodiments, the electrical parameter may include at least one of a load voltage, a load current, a load power, a load power amount, and a resistive leakage current.

실시예에 따라, 상기 전기 측정기는 상기 전기 파라미터의 값이 기설정된 임계치를 넘으면 경보등 및 경보음 중에서 적어도 하나를 포함하는 초과 경보를 발생하는 경보부를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the electric meter may further include an alarm unit configured to generate an excess alarm including at least one of an alarm light and an alarm sound when a value of the electric parameter exceeds a preset threshold.

실시예에 따라, 상기 전기 측정기는 상기 전기 파라미터 중에서 디스플레이부에 표시될 어느 하나의 전기 파라미터를 선택하는 선택부를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the electric meter may further include a selector configured to select one of the electric parameters to be displayed on the display unit.

실시예에 따라, 상기 제1 교류 신호는 부하 전압이고, 상기 제2 교류 신호는 부하 전류이고, 상기 전기 파라미터는 부하 전력을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the first AC signal may be a load voltage, the second AC signal may be a load current, and the electrical parameter may include load power.

이 때, 상기 부하 전압을 측정하는 데에는 피측정 부하의 전선로에 접속되어 상기 전선로의 전압을 분압하여 측정하는 전압 검출 회로가 이용될 수 있다.In this case, a voltage detection circuit connected to the wire of the load under test and divided by the voltage of the wire to measure the load voltage may be used to measure the load voltage.

이 때, 상기 부하 전류를 측정하는 데에는 피측정 부하의 전선로를 감싸면서 부하 전류를 검출하는 변류기 회로가 이용될 수 있다.In this case, a current transformer circuit for detecting the load current may be used to measure the load current while surrounding the wire path of the load under measurement.

이 때, 상기 부하 전류를 측정하여 출력하는 과정에는 전류를 측정하여 전압으로 출력하는 전류 전압 변환 회로가 이용될 수 있다.At this time, the current voltage conversion circuit for measuring the current and outputting the voltage in the process of measuring and outputting the load current may be used.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 측정기에서 전기 파라미터가 계산되기까지의 전기 측정 및 계산 과정을 도시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an electrical measurement and calculation process until an electrical parameter is calculated in an electrical meter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전기 측정 및 계산 과정은 피측정 부하의 부하 전압 V1을 검출한다.Referring to FIG. 2, the electrical measurement and calculation process detects the load voltage V1 of the load under measurement.

검출된 부하 전압 V1은 구형파 변환 회로에 의하여 V1과 동일한 주기를 가지는 구형파 신호 V2로 변환된다.The detected load voltage V 1 is converted into a square wave signal V 2 having the same period as V 1 by a square wave conversion circuit.

여기서, 도 2에 도시된 그래프의 가로축은 ωt, 세로축은 전압이다.Here, the horizontal axis of the graph shown in FIG. 2 is ωt, and the vertical axis is voltage.

검출된 부하 전류는 전류 전압 변환 회로에 의하여 전압 신호로 변환될 수 있고, 상기 변환된 전압 신호를 V3이라 하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 부하 전압 신호 V1 및 부하 전류의 변환 신호 V3 사이에는 위상차 θ가 존재한다.The detected load current may be converted into a voltage signal by a current voltage converting circuit, and when the converted voltage signal is V 3 , as shown in FIG. 2, the load voltage signal V 1 and the converted signal V of the load current There is a phase difference θ between three .

제2 신호 검출 회로는 부하 전류의 변환 신호 V3 및 V3의 반전 신호(이하, -V3으로 표시한다)를 출력한다.The second signal detection circuit outputs the inverted signals (hereinafter, denoted by -V 3 ) of the converted signals V 3 and V 3 of the load current.

선택 회로는 구형파 신호 V2를 입력 받아 제어 신호로 이용하여 V2가 양의 값이면 V3를 출력하고, V2가 음의 값이면 -V3를 출력한다. 선택 회로의 출력 신호를 p라 하면, 도 2에 도시된 바와 같이 ωt = [0, π]의 구간에서는 p = V3, ωt = [π, 2π]의 구간에서는 p = -V3의 관계식이 성립한다.Selection circuit outputs a square wave signal V 2, the input receives a value of V 2 is positive, using a control signal, and V 3, V is the value of 2 is negative and outputs the -V 3. When the output signal of the selection circuit p LA, in the range of ωt = [0, π], as illustrated in FIG 2, the interval of p = V 3, ωt = [ π, 2π] The relationship of p = -V 3 Hold.

선택 회로의 출력 신호 p에 대한 한 주기 평균 값을 구하면 유효 부하 전류를 구할 수 있다.The effective load current can be obtained by finding the one-cycle average value for the output signal p of the selection circuit.

이하, 수학식에 의하여 p의 한 주기 평균 값이 유효 부하 전류가 됨을 상세히 설명한다.Hereinafter, it will be described in detail that the one-cycle average value of p becomes the effective load current by the equation.

검출된 부하 전압 V1은 하기 수학식 1과 같이 나타내어진다.The detected load voltage V 1 is represented by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112007050638485-pat00001
Figure 112007050638485-pat00001

여기서, V는 부하 전압의 실효치를 나타낸다.Here, V represents an effective value of the load voltage.

부하 전압과 부하 전류의 위상차를 θ라고 하면, 부하 전류 IL은 하기 수학식 2와 같이 나타내어진다.When the phase difference between the load voltage and the load current is θ, the load current I L is expressed as shown in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112007050638485-pat00002
Figure 112007050638485-pat00002

여기서, I는 부하 전류의 실효치를 나타낸다.Here, I represents the effective value of the load current.

부하 전류 IL의 변환 신호 V3는 하기 수학식 3과 같이 나타내어진다.The converted signal V 3 of the load current I L is expressed as in Equation 3 below.

[수학식 3]&Quot; (3) "

여기서, A는 변환 과정에서의 이득을 나타낸다.Here, A represents the gain in the conversion process.

Figure 112007050638485-pat00003
Figure 112007050638485-pat00003

선택 신호의 출력 신호 p에 대하여는 V2가 양의 값을 가지는 구간인 ωt = [0, π]에서는 p = V3이고, V2가 음의 값을 가지는 구간인 ωt = [π, 2π]에서는 p = -V3의 관계식이 성립하므로 p의 한 주기 평균 S는 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.Which has a V 2 is a positive value with respect to the output signal p of the selected signal interval ωt = [0, π] In p = V 3, and the V 2 a section having a negative value ωt = [π, 2π] In Since a relation of p = −V 3 is established, one period average S of p may be expressed as Equation 4 below.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112007050638485-pat00004
Figure 112007050638485-pat00004

Figure 112007050638485-pat00005
Figure 112007050638485-pat00005

일반적으로, 부하 전력 P는 P = VI cos θ의 계산식에 의하여 구할 수 있다. 이득 A를 적절히 조절하면, 상기 수학식 4로부터 I cos θ를 얻을 수 있고, V1의 반 주기 평균 값으로부터 V를 얻을 수 있으므로, V 및 I cos θ를 서로 곱하여 부하 전력 P를 얻을 수 있다.In general, the load power P can be obtained by a calculation formula of P = VI cos θ. If appropriate adjustment of the gain A, can be obtained from Equation 4 I cos θ, so to obtain a V from the semi-period average value of V 1, multiplied by the V and I cos θ with each other to obtain the load power P.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 제1 교류 신호는 부하 전압이고, 상기 제2 교류 신호는 합성 누설 전류이고, 상기 전기 파라미터는 저항성 누설 전류를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the first AC signal may be a load voltage, the second AC signal may be a synthetic leakage current, and the electrical parameter may include a resistive leakage current.

상기 합성 누설 전류를 검출하는 데에는, 피측정 부하의 전선로를 감싸는 영상 변류기 회로가 이용될 수 있다.In order to detect the composite leakage current, an image current transformer circuit may be used to surround a wire of a load under measurement.

이 때, 상기 합성 누설 전류를 측정하여 출력하는 과정에는 전류를 측정하여 전압으로 출력하는 전류 전압 변환 회로가 이용될 수 있다.In this case, a current voltage conversion circuit that measures and outputs a current as a voltage may be used in the process of measuring and outputting the synthesized leakage current.

합성 누설 전류 및 저항성 누설 전류 사이의 관계에 대하여 아래에서 상세히 설명한다.The relationship between the composite leakage current and the resistive leakage current is described in detail below.

일반적으로 이용되는 영상 변류기 회로 등을 통하여 검출되는 것은 합성 누설 전류이다. 그러나, 실제로 유효 누설 전력을 발생시켜 전력 손실을 초래하는 것은 합성 누설 전류가 아닌 저항성 누설 전류이다. 저항성 누설 전류는 피측정 부하의 전선로와 대지 사이에 흐르며, 피측정 부하의 전선로와 대지 사이의 절연 저항으로 모델링될 수 있다. 저항성 누설 전류는, 상기 절연 저항으로 모델링될 수 있는 점에서 알 수 있듯이, 피측정 부하의 부하 전압과 동상이다.It is a synthetic leakage current that is detected through a commonly used video current transformer circuit or the like. However, it is the resistive leakage current, not the synthetic leakage current, that actually generates effective leakage power and causes power loss. The resistive leakage current flows between the wires of the load under test and the earth, and can be modeled as an insulation resistance between the wires of the load under test and the earth. The resistive leakage current is in phase with the load voltage of the load under measurement, as can be seen in that it can be modeled with the insulation resistance.

저항성 누설 전류 이외에 합성 누설 전류를 형성하는 또다른 원인으로는 대지용량성 누설 전류가 있다. 대지용량성 누설 전류는 피측정 부하의 전선로와 대지 사이의 정전 용량(이하 "대지용량"이라 하기로 한다.)에 의해 발생하는 것으로서, 피측정 부하의 부하 전압보다

Figure 112007050638485-pat00006
앞선 위상을 가진다.In addition to the resistive leakage current, another cause for forming the composite leakage current is the ground capacitive leakage current. Ground-capacitance leakage current is caused by the capacitance between the cable line of the load under test and the earth (hereinafter referred to as "earth capacity"), and is higher than the load voltage of the load under test.
Figure 112007050638485-pat00006
Has an advanced phase.

합성 누설 전류는 저항성 누설 전류 및 대지용량성 누설 전류의 합에 의하여 형성되는 것으로서, 피측정 부하의 부하 전압보다 φ 앞선 위상을 가지게 된다.The synthesized leakage current is formed by the sum of the resistive leakage current and the ground capacitive leakage current, and has a phase φ ahead of the load voltage of the load under measurement.

검출된 합성 누설 전류의 반 주기 평균 값을 구하면, 합성 누설 전류의 실효값 Ig를 구할 수 있다. 저항성 누설 전류의 실효값 Ir은 하기 수학식 5와 같이 나타내어진다.When the half-cycle average value of the detected synthesized leakage current is obtained, the effective value I g of the synthesized leakage current can be obtained. The effective value I r of the resistive leakage current is expressed as shown in Equation 5 below.

[수학식 5][Equation 5]

Ir = Ig cos φ I r = I g cos φ

상기 수학식 3 및 수학식 4에서, I 대신 Ig를, θ 대신φ를 대입하면, 이득 A를 적절히 조절하여 Ig cos φ를 얻을 수 있다.In the above equations (3) and (4), is substituted for the I instead of I g, θ φ instead, adjusting the gain A can be obtained by I cos φ g.

즉, 본 실시예에서 제2 교류 신호가 합성 누설 전류이고, 선택 신호의 출력의 한 주기 당 평균 값을 구하면 저항성 누설 전류를 얻을 수 있다.That is, in the present embodiment, if the second AC signal is a synthetic leakage current, and the average value per cycle of the output of the selection signal is obtained, the resistive leakage current can be obtained.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전기 측정기는 종래와 같이 곱셈 회로로부터의 출력 값으로부터 피측정 부하의 전선로 전압 또는 전류의 실효치를 곱하거나 나누어서 부하 전력 또는 저항성 누설 전류를 구하는 복잡한 과정을 수행할 필요가 전혀 없고, 단순한 회로 구성을 통하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.As described above, the electric meter of the present invention performs a complicated process of obtaining a load power or a resistive leakage current by multiplying or dividing an effective value of a voltage or a current from an output value from a multiplication circuit to a wire of a load to be measured. There is no need at all, and the same effect can be obtained by a simple circuit configuration.

본 발명의 또 다른 실시예에서는 제1 교류 신호와 제2 교류 신호를 적절히 선택하여, 일정한 위상차가 발생하는 두 신호 간의 관계에서 적절한 전기 파라미터를 구할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the first alternating current signal and the second alternating current signal may be appropriately selected to obtain appropriate electrical parameters in the relationship between two signals having a constant phase difference.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 측정기의 계산부를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a calculation unit of an electric meter according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 계산부(300)는 전압 실효치 연산부(310), 부하 전류 실효치 연산부(320), 부하 전류 유효분 연산부(330), 전력 연산부(340), 전력량 연산부(350) 및 저항성 누설 전류 연산부(360)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the calculation unit 300 may include a voltage rms calculator 310, a load current rms calculator 320, a load current fraction calculator 330, a power calculator 340, a power calculator 350, and a resistive leak. The current calculator 360 is included.

전압 실효치 연산부(310)는 분압기에 의하여 검출된 전압 신호의 반 주기 당 평균 값을 구한 다음, 적절한 계수를 곱하여, 전압 실효치를 구한다.The voltage rms calculating unit 310 obtains an average value per half period of the voltage signal detected by the voltage divider, and then multiplies an appropriate coefficient to obtain a voltage rms value.

부하 전류 실효치 연산부(320)는 변류기에 의하여 검출된 부하 전류 신호의 반 주기 당 평균 값을 구한 다음, 적절한 계수를 곱하여 부하 전류 실효치를 구한다.The load current effective value calculator 320 obtains an average value per half period of the load current signal detected by the current transformer, and then multiplies an appropriate coefficient to obtain a load current effective value.

부하 전류 유효분 연산부(330)는 변류기에 의하여 검출된 부하 전류 신호에 대하여 상기 수학식 3 및 수학식 4를 이용하여 부하 전류 유효분을 구한다.The load current effective part calculating unit 330 calculates the load current effective part using the equations (3) and (4) with respect to the load current signal detected by the current transformer.

전력 연산부(340)는 상기 부하 전류 유효분 연산부(330)에 의하여 구해진 부하 전류 유효분 및 상기 전압 실효치 연산부(310)에 의하여 구해진 전압 실효치를 곱하여 전력을 계산한다.The power calculator 340 calculates the power by multiplying the load current effective value obtained by the load current effective value calculator 330 and the voltage effective value obtained by the voltage effective value calculator 310.

전력량 연산부(350)는 상기 전력 연산부(340)에 의하여 계산된 전력을 누적하여 전력량을 계산한다.The power calculator 350 accumulates the power calculated by the power calculator 340 to calculate the power.

저항성 누설 전류 연산부(360)는 영상 변류기에 의하여 검출된 합성 누설 전류에 대하여 상기 수학식 5를 이용하여 저항성 누설 전류를 구한다.The resistive leakage current calculator 360 calculates a resistive leakage current by using Equation 5 with respect to the composite leakage current detected by the image current transformer.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 측정기의 외형을 도시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating an external appearance of an electric meter according to another embodiment of the present invention.

도 4을 참조하면, 디스플레이부(430)는 전기 측정기의 위 측면에 위치한 다.Referring to FIG. 4, the display unit 430 is located on the upper side of the electricity meter.

전기 측정기의 전면에는 피측정 부하가 연결되는 콘센트(420)가 위치한다.An outlet 420 to which the load under test is connected is located at the front of the electric meter.

전기 측정기의 배면에는, 전력을 공급 받을 수 있도록 다른 콘센트와 연결될 수 있는 플러그(410)가 위치한다.At the back of the electricity meter, a plug 410 may be connected to another outlet to receive power.

전기 측정기의 전면 상단에는, 평균 부하 전류 또는 저항성 누설 전류의 크기가 기설정된 임계치를 넘으면, 경보등 또는 경보음을 발생시키는 경보부(450)가 위치한다.An alarm unit 450 that generates an alarm lamp or an alarm sound is positioned at the upper front of the electricity meter when the average load current or the resistance leakage current exceeds a predetermined threshold.

전기 측정기의 전면 하단에는, 디스플레이부(430)에 표시될 전기 파라미터를 사용자가 선택할 수 있도록 하는 선택부(440)가 위치한다.At the bottom of the front of the electricity meter, a selector 440 is provided to allow a user to select an electrical parameter to be displayed on the display 430.

도 4는 이상에서 설명한 실시예에 따른 전기 측정기의 전면도(front view), 측면도(side view), 평면도(top view)를 도시하고 있다.4 shows a front view, a side view, and a top view of an electricity meter according to the embodiment described above.

도 5는 본 실시예에 따른 경보부(450)의 구성을 도시하는 도면이다.5 is a diagram showing the configuration of the alarm unit 450 according to the present embodiment.

도 5를 참조하면, 경보부(450)는 비교기 1(510), 비교기 2(520), 경보등 1(530), 경보등 2(540), 및 경보음 발생 장치(550)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the alarm unit 450 includes a comparator 1 510, a comparator 2 520, an alarm light 1 530, an alarm light 2 540, and an alarm sound generating device 550.

비교기 1(510)는 한 주기 당 평균 부하 전류를 입력 받아 기설정된 부하 전류 기준값(또는 임계값 1)과 비교하여, 한 주기 당 평균 부하 전류가 임계값 1을 넘으면 경보 신호를 출력한다.Comparator 1 510 receives an average load current per cycle and compares it with a preset load current reference value (or threshold 1), and outputs an alarm signal when the average load current per cycle exceeds threshold 1.

비교기 2(520)는 한 주기 당 저항성 누설 전류를 입력 받아 기설정된 누설 전류 기준값(또는 임계값 2)과 비교하여, 한 주기 당 저항성 누설 전류가 임계값 2를 넘으면 경보 신호를 출력한다.Comparator 2 520 receives a resistive leakage current per cycle and compares it with a preset leakage current reference value (or threshold 2), and outputs an alarm signal when the resistive leakage current per cycle exceeds a threshold 2.

경보등 1(530)은 상기 비교기 1(510)으로부터 출력된 경보 신호에 따라 경보등을 점멸한다.The alarm lamp 1 530 blinks an alarm lamp according to the alarm signal output from the comparator 1 510.

경보등 2(540)는 상기 비교기 2(520)으로부터 출력된 경보 신호에 따라 경보등을 점멸한다.The alarm lamp 2 540 blinks an alarm lamp according to the alarm signal output from the comparator 2 520.

경보음 발생 장치(550)는 상기 비교기 1(510) 또는 상기 비교기 2(520)으로부터 출력된 경보 신호에 따라 경보음을 발생시킨다.The alarm sound generating device 550 generates an alarm sound according to the alarm signal output from the comparator 1 510 or the comparator 2 520.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 측정기를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing an electric meter according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 측정기에서 전기 파라미터가 계산되기까지의 전기 측정 및 계산 과정을 도시하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an electrical measurement and calculation process until an electrical parameter is calculated in an electrical meter according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 측정기의 계산부를 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a calculation unit of an electric meter according to another embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기 측정기의 외형을 도시하는 도면이다.4 is a diagram illustrating an external appearance of an electric meter according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경보부의 구성을 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a configuration of an alarm unit according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

110: 구형파 변환 회로 120: 제2 신호 검출 회로110: square wave conversion circuit 120: second signal detection circuit

130: 선택 회로 140: 계산부130: selection circuit 140: calculation unit

150: 디스플레이부150: display unit

Claims (7)

피측정 부하의 부하 전압(V1)을 검출하고 상기 부하 전압(V1)을 구형파 신호(V2)로 변환하여 출력하는 구형파 변환 회로;Rectangular wave conversion circuit for detecting a load voltage (V 1) of the measured load, and converts the load voltage (V 1) to a rectangular wave signal (V 2); 상기 피측정 부하의 부하 전류(I)를 검출하고, 상기 검출된 부하 전류(I)를 전류 전압 변환 회로에 의하여 변환한 변환 신호(V3)와, 상기 변환 신호(V3)의 반전 신호(-V3)를 출력하는 제2 신호 검출 회로;The load signal I of the load under measurement is detected, and the converted signal V 3 obtained by converting the detected load current I by a current voltage converting circuit, and an inverted signal of the converted signal V 3 ( A second signal detection circuit outputting -V 3 ); 상기 구형파 신호(V2)가 양의 값을 갖는 경우 상기 변환 신호(V3)를 선택하여 출력하고, 상기 구형파 신호(V2)가 음의 값을 갖는 경우 상기 반전 신호(-V3)를 선택하여 출력하는 선택 회로;When the square-wave signal (V 2) the case of having a positive value selecting said conversion signal (V 3) by the output, wherein the square-wave signal (V 2) has a negative value of the inverted signal (-V 3) A selection circuit for selecting and outputting the selected circuit; 상기 선택 회로의 출력 신호(p)의 한 주기 당 평균값에 기초하여 상기 피측정 부하에 대한 유효 부하 전류(I cos θ)를 구하고, 상기 유효 부하 전류(I cos θ)와 상기 부하 전압(V1)를 곱하여 부하 전력 P를 계산하는 계산부; 및The effective load current I cos θ for the load under measurement is obtained based on the average value per cycle of the output signal p of the selection circuit, the effective load current I cos θ and the load voltage V 1. A calculation unit for calculating a load power P by multiplying And 전면 또는 위 측면에 위치하고, 상기 계산된 부하 전력 P를 표시하는 디스플레이부A display unit located on the front or above side and displaying the calculated load power P 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 측정기.Electric meter comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 계산부는,The calculation unit, 상기 평균값 S에 관한,Regarding the average value S,
Figure 112009039428111-pat00012
Figure 112009039428111-pat00012
Figure 112009039428111-pat00013
에서,
Figure 112009039428111-pat00013
in, 이득 A를 조정하여 상기 유효 부하 전류(I cos θ)를 구하는 것을 특징으로 하는 전기 측정기.And obtain the effective load current I cos θ by adjusting gain A. 피측정 부하의 부하 전압(V1)을 검출하고 상기 부하 전압(V1)을 구형파 신호(V2)로 변환하여 출력하는 구형파 변환 회로;Rectangular wave conversion circuit for detecting a load voltage (V 1) of the measured load, and converts the load voltage (V 1) to a rectangular wave signal (V 2); 상기 피측정 부하의 합성 누설 전류(Ig)를 검출하고, 상기 검출된 합성 누설 전류(Ig)를 전류 전압 변환 회로에 의하여 변환한 변환 신호(V3)와, 상기 변환 신호(V3)의 반전 신호(-V3)를 출력하는 제2 신호 검출 회로;A conversion signal V 3 obtained by detecting a composite leakage current Ig of the load under measurement and converting the detected composite leakage current Ig by a current voltage conversion circuit, and inversion of the conversion signal V 3 . A second signal detection circuit for outputting a signal -V 3 ; 상기 구형파 신호(V2)가 양의 값을 갖는 경우 상기 변환 신호(V3)를 선택하여 출력하고, 상기 구형파 신호(V2)가 음의 값을 갖는 경우 상기 반전 신호(-V3)를 선택하여 출력하는 선택 회로;When the square-wave signal (V 2) the case of having a positive value selecting said conversion signal (V 3) by the output, wherein the square-wave signal (V 2) has a negative value of the inverted signal (-V 3) A selection circuit for selecting and outputting the selected circuit; 상기 선택 회로의 출력 신호(p)의 한 주기 당 평균값에 기초하여 상기 피측정 부하의 합성 누설 전류(Ig)에 대한 유효 누설 전류 (Ig cos θ)인, 저항성 누설 전류 Ir를 계산하는 계산부; 및A calculation unit for calculating the resistive leakage current Ir, which is an effective leakage current (Ig cos θ) with respect to the combined leakage current (Ig) of the load under measurement based on an average value per cycle of the output signal (p) of the selection circuit; And 전면 또는 위 측면에 위치하고, 상기 계산된 저항성 누설 전류 Ir을 표시하는 디스플레이부A display unit positioned on the front or side surface and displaying the calculated resistive leakage current Ir 를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 측정기.Electric meter comprising a. 삭제delete 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 계산부에 의해 계산된 값이 기설정된 임계치를 넘으면 경보등 및 경보음 중에서 적어도 하나를 포함하는 초과 경보를 발생하는 경보부An alarm unit for generating an excess alarm including at least one of an alarm light and an alarm sound when a value calculated by the calculation unit exceeds a preset threshold; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 측정기.Electrical meter further comprising a. 삭제delete 제1항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 전면에 위치하고, 상기 피측정 부하가 연결되는 콘센트; 및A outlet located at the front side and connected to the load under test; And 배면에 위치하고, 전력을 공급받는, 다른 콘센트와 연결될 수 있는 플러그Plug on the back, plugged into another powered outlet 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 측정기.Electrical meter further comprising a.
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